学案-选修3-3第八章气体知识点全面.doc

第八章 气体
第一节 气体的等温变化
一、等温变化：一定质量的气体，在温度不变时发生的状态变化过程，叫做气体的等温变化。
实验：探究气体等温变化的规律
做一做：用注射器密闭一定质量的空气，缓慢地推动和拔出活塞，观察活塞中空气体积和压强的变化？
主要步骤：1、密封一定质量的气体。2、改变气体的体积，记录气体长度和该状态下压强的大小。3、数据处理。
注意事项：1、尽量避免漏气。2、不要用手握住玻璃管。3、移动活塞要缓慢。
探究结论：在误差范围内，温度不变时，一定质量的气体压强p和体积V成反比。
误差分析：1、读数误差。2、漏气。
二、玻意耳定律
1、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。
2、公式表述：pV=C（常数） 或p1V1=p2V2
3、条件:气体质量一定且温度不变
4、适用范围：温度不太低，压强不太大
5、利用玻意耳定律的解题思路：
（1）明确研究对象（气体）；
（2）分析过程特点，判断为等温过程；
（3）列出初、末状态的p、V值；
（4）根据p1V1=p2V2列式求解；
三、P-V图像（等温线）
物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即p与V乘积相同。
不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。

第二节 气体的等容变化和等压变化
一、 气体的等容变化
1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化．
2.查理定律
⑴内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。
⑵表达式：① ②

⑶适用条件： 气体质量一定，体积不变
⑷适用范围：压强不太大、温度不太低
3．等容线：一定质量的某种气体在体积不变时，压强随温度变化关系的图线，叫气体的等容线．
特点：等容线是延长线经过坐标原点的直线，图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的
体积相同， 斜率反映体积大小 ，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强大的体积小）如图所示，V2<V1．

4．查理定律的分比形式
即一定质量的气体在体积不变的条件下，压强的变化量与热力学温度的变化量（等于摄氏温度变化量）成正比。
注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但压强的变化Dp与摄氏温度Dt的变化成正比
二、气体的等压变化
1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化．
2. 盖·吕萨克定律
⑴内容： 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。
⑵表达式：① ②
⑶适用条件： 气体质量一定，压强不变
⑷适用范围：压强不太大、温度不太低
3．等压线：一定质量的某种气体在压强不变时，体积随温度变化关系的图线，叫气体的等压线．

特点：等压线是延长线经过坐标原点的直线，图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同， 斜率反映压强大小 ，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）如图所示，p2<p1．
4． 盖·吕萨克定律的分比形式
即一定质量的气体在压强不变的条件下，体积的变化量与热力学温度的变化量（等于摄氏温度变化量）成正比。
注意：v与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但体积的变化DV与摄氏温度Dt的变化成正比

第三节 理想气体的状态方程
一.理想气体：
1、理想气体：理想气体是实际气体的一种理想模型．微观上就是不考虑分子本身的体积和分子间相互作用力的气体。宏观上就是始终能遵守气体实验定律的气体．许多实际气体，在通常的温度和压强下，它们的性质都近似于理想气体
特点：
1）理想气体是不存在的，是一种理想模型。
2）在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。
3）从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是
可以被压缩的空间。
4）从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。
一定质量的理想气体的内能仅由温度决定 ,与气体的体积无关.
推导过程
从A→B为等温变化：由玻意耳定律pAVA=pBVB
从B→C为等容变化：由查理定律
又TA=TB VB=VC
解得

推论：1．当状态变化过程中保持：某一个参量不变时，就可从气态方程分别得到玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定
律．

此方程反应了几部分气体从几个分状态合为一个状态（或相反）时各状态参量之间的关系
二、理想气体的状态方程
1、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。
2、公式：

注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即由理想气体的物质的量决定
3、使用条件: 一定质量的某种理想气体.

4、气体密度式：

以1mol的某种理想气体为研究对象，它在标准状态

或

设　　　　 为1mol理想气体在标准状态下的常量，叫做摩尔气体常量．

P(atm),V (L): R=0.082 atm·L/mol·K P(Pa),V (m3): R=8.31 J/mol·K
一摩尔理想气体的状态方程 ：

三、克拉珀龙方程

或
克拉珀龙方程是任意质量的理想气体的状态方程，它联系着某一确定状态下，各物理量的关系。
对实际气体只要温度不太低，压强不太大就可应用克拉珀龙方程解题．
任意质量的理想气体状态方程：PV＝nRT
(1)n为物质的量，R＝8.31J/mol.k——摩尔气体恒量
(2)该式是任意质量的理想气体状态方程，又叫克拉帕龙方程
理想气体状态方程的应用要点 ：
1）选对象——根据题意，选出所研究的某一部分气体．这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定．
2）找参量——找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组T、p、V数值或表达式．其中压强的确定往往是个关键，需注意它的一些常见情况(参见第一节)，并结合力学知识(如力平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式．
3）认过程——过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定．认清变化过程这是正确选用物理规律的前提．
4）列方程——根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某一实验定律．代入具体数值时，T必须用热力学温度，p、V两个量只需方程两边对应一致．

第四节 气体热现象的微观意义
一、随机性与统计规律
1、在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫做必然事件
2、若某件事不可能出现，这个事件叫做不可能事件
3、若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件
二、气体分子运动的特点
● 气体分子距离比较大， 分子间作用力很弱，分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外不受力而做匀速直线运动，因而会充满它能达到的整个空间
●气体分子数量巨大，之间频繁地碰撞，分子速度大小和方向频繁改变 ，运动杂乱无章，任何一个方向运动的气体分子都有，各个方向运动的分子数目基本相等
三、气体温度的微观意义
★ 如图，通过定量分析得出：理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比
为比例常数 ★ 温度是分子平均动能的标志

四、气体压强的微观意义
1、从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的
“大米模拟实验”
在某高度， 将大米连续倒在秤盘上，观察示数；
在更高的位置，将大米连续倒在秤盘上，观察示数
实验现象：位置越高，台秤的示数越大
实验结论：气体分子平均动能越大，气体压强越大
在相同高度， 将大米更密集倒在秤盘上，观察示数
实验现象：倒在秤盘上的大米越密集，示数越大
实验结论：气体分子越密集，气体压强越大
结 论: 气体压强的大小跟两个因素有关：
▲气体分子的平均动能（宏观：温度）
▲气体分子的密集程度（宏观：体积）
五、对气体实验定律的微观解释
▲ 玻意耳定律的微观解释（查理定律和盖吕萨克定律见教材29页）

第一节 课堂练习
例题1：一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变。
解：以气体为研究对象，
由p1V1=p2V2得

例题2：如图所示，汽缸内封闭着一定温度的气体，气体长度为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm²。已知大气压强为1×105Pa。
求：汽缸开口向上时，气体的长度。

例题3：一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度（ ）
A、一直下降 B、先上升后下降
C、先下降后上升 D、一直上升
答案：B

第二节 课堂练习
例1 ：某种气体在状态Ａ时压强2×105Pa,体积为1m3,温度为200K,(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B 的体积为2m3,求状态B 的压强.(2)随后,又由状态B 在等容过程中变为状态C ,状态C 的温度为300K,求状态C 的压强.

解(1)气体由状态A 变为状态B 的过程遵从玻意耳定律.
由pAVA= PBVB,　　　　 PB=105Pa
(2)气体由状态B变为状态C的过程遵从查理定律.
由 pc=1.5×105Pa

例题2：

例题3：  一定质量的气体，保持体积不变，温度从1℃升高到5℃，压强的增量为 2.0×103 Pa，则 [    ]
A．它从5℃升高到10℃，压强增量为2.0×103Pa
B．它从15℃升高到20℃，压强增量为2.0×103Pa
C．它在0℃时，压强约为1.4×105Pa
D．它在0℃时，压强约为0
第三节 课堂练习
例题1: 一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值为多少mmHg？

例题2：教室的容积是100m3，在温度是7℃，大气压强为1.0×105Pa时，室内空气的质量是130kg，当温度升高到27℃时大气压强为1.2×105Pa时，教室内空气质量是多少？
解：初态：P1=1.0×105pa，V1=100m3，T1=273+7=280K
末态：P2=1.2×105Pa，V2=？，T2=300K
根据理想气体状态方程：

说明有气体流入房间